Posedla: Vývoj unikátního produktu pomocí aditivních technologií

Cyklistika, která má nejen v Česku spoustu nadšenců, je plná inovací, které jsou často spojené s 3D tiskem. Designové prototypy vytištěných rámů kol, koloběžek a jiných vybraných komponentů nechybí na odborných veletrzích a konferencích. O dost méně projektů se nicméně podaří dotáhnout až k sériové výrobě. Obvyklým důvodem bývají neúměrně vysoké výrobní náklady, jindy cestu na trh brzdí omezený výběr materiálů, ale často může být i překážkou nezkušenost se zaváděním aditivní výroby do reálného života.

V přemíře informací (i dezinformací) o 3D tisku je užitečné najít odborného poradce – development partnera, který se v problematice orientuje a pomůže s realizací projektů, kde hrají aditivní technologie významnou roli. Právě proto se start-up Posedla obrátil na společnost 3Dees Industries, která pomáhá s využitím průmyslového 3D tisku nejen pro prototypování, ale především pro výrobní účely.

3D tisk pro customizovanou výrobu cyklistických sedel

Na počátku stál nápad vyrábět cyklistická sedla každému přesně na míru jeho sedacím partiím. Individualizovaná výroba si s 3D tiskem perfektně rozumí, takže až sem byly plány Martina Řípy a Jiřího Dužára z firmy Posedla jasné. „Věděli jsme, že aditivních technologie nám umožní dosáhnout svého cíle daleko rychleji než vývoj klasickou metodou zdlouhavého a nákladného modelování, výroby konvenčními metodami a následného testování,“ upřesňuje Martin Řípa. František Hůla, aplikační inženýr z 3Dees Industries se projektu ujal a zaměřil se nejen na aplikaci vhodné technologie a materiálu pro výrobu, ale také na navazující výrobní procesy.

Poradenství při vývoji produktu

Z pohledu aditivních technologií pak jednotlivé překážky v cestě na trh společně překonávaly jednu po druhé. V případě použitého materiálu bylo brzy jasné, že původně zamýšlený nepružný polyamid nahradí mnohem vhodnější elastomer TPU. Ten se v současnosti stává velmi oblíbeným materiálem nasazovaným v sériové aditivní výrobě. 3Dees Industries nechali vytisknout prototypy z elastomeru metodou Multi Jet Fusion (MFJ) na profesionálních 3D tiskárnách HP Jet Fusion 5200 a vlastní design sedel se rychle blížil své finální podobě. Klíčovým segmentem sedla je svrchní 3D tištěná lattice (mřížková) struktura, která výborně pruží a větrá. Správná tuhost struktury umístěné na karbonovém základě je výsledkem řady tiskových zkoušek a testování u dalších partnerů Posedel z řad univerzit.

Finální podoba se utvářela v průběhu mnoha společných sezení, jejichž výsledkem byly podněty a doporučení development partnera k optimalizaci sítě, konstrukce modelu a také konceptu vkládaného customizovatelného prvku v zadní části sedla, tzv. "vsadky", která dělá jednotlivá sedla unikátní. Tento prvek, jež je součástí aktuálně vyráběných sedel, by mohl být mezi zákazníky oblíbený a odlišuje Posedla od řady podobných projektů v celém světě. Dalším krokem bylo odladění tzv. postprocessingu. Tedy úprav vytištěného dílu, aby sedlo nevsakovalo vodu či pot, bylo odolnější a omyvatelné. Zvolený proces zvaný vaporizace, kterým se povrch lattice struktury uzavře a vyhladí, se osvědčil a 3D-tištěnou část bylo takto možné připravit na sériovou výrobu.

Jak na ekonomiku aditivní výroby

Součástí poradenství není jen řešení z pohledu finálního modelu, jeho mechanických vlastností a technologická doporučení pro výrobu. Stejně důležité je si předem ujasnit, zda aditivní výroba dává smysl z pohledu nákladů. Firma se vždy dívá na to, jestli se přece jen nevyplatí investice do forem, nebo výroba jinými tradičními metodami. V případě složité lattice struktury, personalizace produktu a rychlé dodávky klientovi byl 3D tisk jediným možným řešením. Už od počátku bylo zakladatelům Posedel jasné, že budou nabízet prémiový produkt.

Přesto bylo nutné předem spočítat náklady na sériovou výrobu od přípravy na tisk, výrobu až po postprocesní úpravy. 3Dees Industries pro tyto účely zpracovalo podrobnou analýzu nákladovosti aditivní výroby. „Chtěli jsme dát klientům dostatek informací proto, aby si udělali vlastní rozhodnutí, zda si hned od počátku pořizovat vlastní technologii inhouse či spíše nejprve spolupracovat se zkušeným partnerem pro zakázkovou výrobu,“ vysvětluje František Hůla.

Poradenství pro práci s daty

Jednou z řady dalších výzev, které bylo třeba řešit i z pohledu jednoduchosti výroby, byla práce se vstupními daty pro 3D tisk a jejich takzvané „nestování“. Šlo tedy o vyskládání modelů a dosažení maximálního počtu kusů, který je možné najednou vyrobit v tiskové komoře. Důležitá je také orientace 3D modelů, která může mít vliv na výslednou tuhost lattice struktury.

Dalším bodem k řešení byl datový objem, protože model jednoho sedla může mít až 100 MB a pokud je těch modelů v jednom buildu například 40, extrémně zatíží výkon počítačů. Společným úsilím se reálně dosáhlo optimalizací sítě snížení objemu dat na zhruba 40 MB, a to ještě nejsou u konce. Jedním ze základních principů, kterých se ve 3Dees drží je, že není potřeba 3D model za každou cenu zatěžovat detaily, které tiskárna stejně nedokáže vytisknout, a přitom na funkci nemají vliv. Vyšší míru detailu stačí například zachovat pouze u pohledových ploch a funkční lattice struktura může mít hrubší rozlišení.

Jak na výrobní proces

Posledním krokem před možným spuštěním výroby bylo ujasnění celého výrobního workflow, jak po stránce hardwaru, tak softwaru a bezchybného sdílení dat mezi jednotlivými subjekty. Jak již výše vyplynulo z analýz nákladů na aditivní výrobu, Posedla naplánovala samotný tisk u externího partnera, a to společnosti One3D, která disponuje dostatečnou kapacitou výroby na 3D tiskárnách HP Jet Fusion a zázemím pro postprocessing.

Posedla jsou na trhu a stále pracují na vylepšeních

V současné době už je projekt ve fázi, kdy si každý může od firmy Posedla objednat své jedinečné cyklistické sedlo. Výroba byla úspěšně zahájena. Rozvojové partnerství ale zdaleka nekončí. 3Dees Industries sleduje jak vývoj nových výrobních postupů, tak nové materiálové možnosti a případné další postprocesní úpravy. Aktuálně se diskutuje o nové vlně ověřovacích tisků oproti běžící první sérii ve výrobě. Práce na další inovaci produktu tak pokračují i po jeho uvedení na trh a nápady vývojářů jsou průběžně testovány a porovnávány s reálným nasazením. V případě, že se budou Posedla prodávat opravdu masově, vyplatí se firmě ukončit outsourcing výroby a koupit vlastní aditivní technologie pro sériovou výrobu. I tady může být firma 3Dees Industries velmi nápomocna, protože vedle všech vyjmenovaných kompetencí také dokáže pomoci s financováním řešení pro 3D digitální výrobu.

“Spolupráce s Martinem Řípou a Jiřím Dužárem byla velmi podnětná. Obě strany si z ní odnášejí řadu zkušeností. Jsme rádi, že jsme mohli být u startu projektu další úspěšné aplikace aditivní technologie HP Multi Jet Fusion, která je aktuálně nejlepší na výrobu finálních dílů,“ uzavírá Ondřej Štefek, jednatel 3Dees Industries.